Unsymmetrische Beiträge zur Momentanreserve durch Erzeugung, Verbrauch und Speicher

Im Zuge der Dekarbonisierung müssen Verbundsysteme auf wiederkehrende Situationen vorbereitet werden, während derer sie vor allem aus Wechselrichtern gespeist werden. Der stabilisierende Einfluss der durch Synchrongeneratoren direkt an das Netz gekoppelten Schwungmassen auf jede Frequenzveränderung ist heute unverzichtbar. Die inhärente Sofortreaktion von Synchronmaschinen auf Spannungswinkeländerungen und Frequenzbewegungen heißt Momentanreserve. Wenn sich Verbrauch oder Erzeugung dynamisch ändern, und besonders während der ersten Sekunde nach einem System Split, muss jedes Wirkleistungsungleichgewicht zunächst durch Momentanreserve kompensiert werden.
Inhärente leistungselektronische Beiträge zur Momentanreserve werden unverzichtbar in zukünftigen Situationen mit viel erneuerbarer Einspeisung. Das generische Konzept einer virtuellen Synchronmaschine (VSM) beinhaltet inhärente Momentanreserve, aber wie bei einer Synchronmaschine ist die Wirkleistungsreaktion einer VSM symmetrisch für positive und negative Frequenzbewegungen. Die spezifischen Eigenschaften und Begrenzungen möglicher VSM-gekoppelter Netzteilnehmer wie Photovoltaik, Speicher, Ladeinfrastruktur und verschiedene Arten von Lasten sind häufig unsymmetrisch in dieser Hinsicht.
Dieser Artikel stellt ein neues Konzept vor, das einen generischen VSM-Regelalgorithmus modifiziert, um unsymmetrische und sogar unidirektionale Beiträge zur inhärenten Momentanreserve zu ermöglichen. Die Modifikation zukünftiger Stromrichter von Erzeugung, Speichern und unterschiedlichen Arten von Lasten, mit Schwerpunkt auf Ladesystemen elektrischer Fahrzeuge, kann bislang ungenutzte Potenziale heben. Erhöhter Aufwand (z.B. zusätzliche Speicher, erhöhte Stromtragfähigkeit der Halbleiter) für die Bereitstellung symmetrischer Beiträge kann damit in erheblichem Umfang eingespart werden.